1949 年,Moyal 发表了论文 [1],展示了通过 Weyl 对应 [2],人们能够将量子力学发展为相空间中的函数理论,该函数根据“扭曲”或 Moyal 积组成,其状态由其 Wigner 函数表示 [3]。自那以后,人们认为将这种形式主义扩展到非相对论性无自旋粒子领域之外很有用。自旋粒子的情况一度似乎特别麻烦。事实上,Stratonovich [4] 早期对自旋情况的建议包含了 Moyal 自旋理论的种子,最近已被证明 [5]。在本文中,我将 [5] 的主要思想发展为一种通用方法,我称之为“Stratonovich-Weyl 对应”,将基本经典系统与具有相同不变群的基本量子系统联系起来。 Moyal 公式的基本性质,即量子期望值应通过对相空间进行积分来“经典地”计算,事实证明,这一性质(与群协方差一起)足以识别许多不变群的扭曲乘积(以及符号演算)。文中给出了一些例子来说明 Stratonovich-Weyl 对应如何适用于“普通”Weyl 演算、纯自旋、庞加莱盘量化和伽利略旋转粒子。
随着量子器件和量子算法的发展,量子计算机可以解决经典计算机难以解决的问题。量子计算机已经成功应用于量子化学、凝聚态物理和格子场论等许多领域(例如参见参考文献 [ 1 – 7 ])。随着量子比特数量的增加和量子器件保真度的提高,我们可以处理更现实的物理模型,探索量子计算机的潜力。作为一个应用示例,本文用量子算法在不同温度下准备 Ising 模型的热态,包括接近临界温度和低温区域的点。为了证明我们方法的可行性,我们将所选物理量的量子模拟结果与经典模拟结果进行了比较。已经提出了许多算法来使量子计算机能够准备热态。这些方法包括量子热动力学方法,其中目标系统与处于平衡状态的溶液耦合 [8];基于热场双态的变分量子算法 [9,10];以及许多量子虚时间演化 (QITE) 算法,例如利用 Hubbard-Stratonovich 变换的算法 [11]、基于变分假设的 QITE (QITE-ansatz) [12]、基于测量的 QITE (QITE-measure) [13],以及通过执行坐标优化的 QITE [14]。我们的研究范围集中在有噪声的中尺度量子 (NISQ) 设备的使用 [15,16]。考虑到量子